大跨度網(wǎng)架在某工廠聯(lián)合工房中的應(yīng)用

周劍飛 霍亞超

大跨度網(wǎng)架在某工廠聯(lián)合工房中的應(yīng)用

周劍飛 霍亞超

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地卷煙廠正經(jīng)歷著一輪技改的過程，新產(chǎn)品、新裝備、新工藝對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求也越來越高，特別是大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在本輪技改的制絲工房和卷包工房中的大量使用，對(duì)設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求。本文基于寧波卷煙廠十二五易地技改的實(shí)際工程，對(duì)制絲工房和卷包工房的設(shè)計(jì)施工進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，可對(duì)同類型的其它建筑起到參考作用。

一、工程概況及結(jié)構(gòu)形式

工程位于寧波市奉化區(qū)工業(yè)區(qū)，抗震設(shè)防烈度為6度。制絲、卷包工房主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土柱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)找坡，最小矢高2.0m，最大矢高約4.0m，主要柱距9m，主要跨度27m、36m、45m。屋面采用發(fā)泡水泥復(fù)合板，網(wǎng)架下弦球下吊公用專業(yè)管線及鋼格柵、吊頂?shù)取?/p>

二、設(shè)計(jì)及施工控制點(diǎn)

1.工藝復(fù)雜

新建煙廠采用三條大產(chǎn)量制絲線另外膨脹煙絲車間，卷包車間除卷包外還布置有濾棒成型車間，工藝流程特別多，配合的管線特別復(fù)雜。

2.溫度應(yīng)力

平面最長長度為323m，在正常使用條件下，會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，應(yīng)采取措施控制溫度應(yīng)力，以免對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害位移，同時(shí)也應(yīng)注意地震作用的影響。

3.大跨度

制絲工房的最大跨度為45m，而矢高又較小，產(chǎn)生的應(yīng)力及撓度非常大。

三、網(wǎng)架建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.總體布置

制絲車間為單層廠房，按抗震縫（兼作伸縮縫）將制絲車間劃分為A區(qū)、B區(qū)兩個(gè)區(qū)。A區(qū):橫向三跨（33m+45m+27m+30m），邊柱柱距9m，中柱柱距（從南向北依次為）：4×27m+36m。鋼筋砼柱，屋面承重結(jié)構(gòu)采用正放四角錐螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格3×3m，下弦球中心標(biāo)高12.5m，屋面板采用發(fā)泡水泥復(fù)合板。B區(qū):中柱柱距（從南向北依次為）：36m+27m+36m+2×27m，其余同A區(qū)。卷包車間同制絲車間，僅跨度相對(duì)于制絲車間稍小。

2.荷載取值（不含自重）

上弦部分：屋面恒載1.10kN/m2，屋面活載0.50kN/m2，基本風(fēng)壓0.50kN/m2，天溝雨水活載3.00kN/m2（加載在天溝所在兩上弦球），網(wǎng)架考慮雪荷載影響四周4米范圍內(nèi)0.60kN/m2。下弦部分：制絲車間吊掛恒載0.40 kN/m2，吊掛活載1.80kN/m2；卷包車間吊掛恒載0.50kN/m2，吊掛活載1.80kN/m2，成品煙輸送設(shè)備活載2.00kN/m2。所有荷載均作用在節(jié)點(diǎn)上，桿件為軸向受力，不承受彎矩。撓度控制值為小于1/250（網(wǎng)架短跨）。

3.材料

鋼管材質(zhì)設(shè)計(jì)要求符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700規(guī)定的Q235B鋼。且外徑小于180mm的桿件采用符合GB3092規(guī)定的高頻焊接鋼管，外徑不小于180mm的桿件采用符合GB/T 8162-2008規(guī)定的無縫鋼管。螺栓球采用GB699規(guī)定的45號(hào)鋼鍛造，表面應(yīng)光滑無裂紋無過燒。高強(qiáng)螺栓采用《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)用高強(qiáng)度螺栓》GB/T16939-1997規(guī)定的40Cr鋼。封板、錐頭材質(zhì)均應(yīng)符合GB700規(guī)定，鋼號(hào)與桿件一致。焊條:Q235B鋼與Q235B鋼焊接時(shí)，焊條應(yīng)選用 E43XX型；45號(hào)鋼與Q235B鋼焊接時(shí)，焊條應(yīng)選用 E43XX型；45號(hào)鋼與45號(hào)鋼焊接時(shí)，焊條應(yīng)選用 E50XX型。

4.焊縫

網(wǎng)架桿件鋼管與兩端封板或錐頭之間的對(duì)接焊接加工，先用鋼管自動(dòng)切割剖口機(jī)床下料并剖口（30°），再采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝在網(wǎng)架桿件雙頭自動(dòng)焊接機(jī)床上完成。網(wǎng)架桿件的焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002所規(guī)定的二級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)。鋼管與鋼管的對(duì)接焊縫應(yīng)為一級(jí)焊縫。桿件應(yīng)盡量避免接長，如需接長一根桿件只允許有一條對(duì)接接長焊縫，且焊縫距節(jié)點(diǎn)或端頭距離不得小于500mm，對(duì)接桿件總數(shù)不應(yīng)超過桿件總數(shù)的10%，并不得集中布置。

5.除銹

網(wǎng)架桿件應(yīng)清除氧化皮和銹蝕等污染物，除銹等級(jí)為Sa2.5，涂刷水性無機(jī)富鋅底漆兩道，總厚不小于75μm，網(wǎng)架吊裝完畢后刷中間漆環(huán)氧云鐵磁漆兩道，厚度不小于50μm，防火涂料必須與中間漆可配套使用。網(wǎng)架的構(gòu)件（包括螺栓球，桿件，高強(qiáng)螺栓，支座等）應(yīng)在工廠內(nèi)制作，并應(yīng)有檢驗(yàn)合格記錄。網(wǎng)架球及螺栓的加工，由廠方按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)自行加工或選購，但均應(yīng)滿足網(wǎng)架設(shè)計(jì)及施工階段受力、變形等要求。

6.加工安裝技術(shù)要求

支承面處預(yù)埋鋼板必須水平，位置準(zhǔn)確，其中心線對(duì)定位軸線的偏差不大于10mm，支承面標(biāo)高允許偏差±5mm。鋼管的拼接：一根桿件只允許一個(gè)拼接，壓桿要求在兩端L/3范圍內(nèi)。桿件焊接要求鋼管壁厚≤6時(shí)，不打坡口；鋼管孔壁厚＞6時(shí)，打坡口鋼管壁厚誤差嚴(yán)格控制在10%之內(nèi)。構(gòu)件焊接必須等強(qiáng)度，除角焊縫外，不得低于二級(jí)焊縫要求，焊縫不得夾渣、氣泡，焊縫強(qiáng)度應(yīng)高出母材強(qiáng)度，支座球必須采用E5016或E5015焊條，且球加熱到150°C方能施焊。網(wǎng)架桿件不允許吊掛荷載，吊掛荷載只允許加于網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)上。網(wǎng)架安裝建議采用滑架安裝施工方法，以確保安裝精度及初始撓度滿足要求。

四、設(shè)計(jì)及施工措施

1.消音器移位

在風(fēng)管通往生產(chǎn)輔房的位置設(shè)置有消音器，設(shè)備廠家向聯(lián)合工房所供的ZP100消音器較重的為2700x1250，有效長度2000mm，重量為1006kg，在相鄰軸距間要布置3個(gè)，這對(duì)于網(wǎng)架來說屬于較大重量，工程實(shí)際做法是首先分散消音器的布置，并在框架柱上做支架來分散消音器的重量。

2.施工過程吊掛

對(duì)于網(wǎng)架桿件來說，只能承受軸向力，若給予桿件其它方向的荷載，則會(huì)對(duì)網(wǎng)架產(chǎn)生有害的作用，在設(shè)計(jì)文件中是明確禁止在桿件上吊掛任何物品的，所有需吊掛的東西都需吊掛在上弦球、下弦球上。主要吊掛物品的處理方式有：虹吸排水管，吊掛于天溝下方的上弦球上，上弦球預(yù)留有螺栓孔；在下弦球上設(shè)置吊桿，并在吊桿之間設(shè)置橫擔(dān)，來安裝風(fēng)管和部分水管；在下弦球上設(shè)置吊桿，在吊頂以上設(shè)置吊掛于吊桿上的鋼格柵，在鋼格柵中安裝水管、電纜橋架等，在鋼格柵下部安裝房間吊頂。

3.施工過程撓度監(jiān)測

整個(gè)工程過程中要求三次測量撓度數(shù)據(jù)，第一次為網(wǎng)架安裝完成后，未加載屋面板及任何其它荷載的情況下；第二次為安裝完屋面板后，未加載其它荷載的情況下；第三次為竣工驗(yàn)收前。第一次撓度有理論撓度值和實(shí)際撓度值對(duì)比后可以反映網(wǎng)架本身的安裝質(zhì)量；第二次測量也可以計(jì)算出理論值和實(shí)際值對(duì)比后反映網(wǎng)架的受力性能；第三次因活荷載加至什么程度并不明確，難以計(jì)算出理論值，但是測量結(jié)果可以反映網(wǎng)架的實(shí)際應(yīng)用效果，反推出活載加載的水平。

4.采用抗震支座

為應(yīng)對(duì)實(shí)際使用過程中網(wǎng)架產(chǎn)生的位移，支座采用抗震支座，首先在柱頂預(yù)埋鋼板，鋼板上設(shè)置過渡板，支座的核心部分是過渡板之上的氯丁橡膠墊，橡膠墊塊厚度為64mm，為分層狀材料，11mm厚橡膠主材和3mm厚鋼板間隔設(shè)置，既保證其強(qiáng)度又保證其可靠的位移性能。使支座處下弦球不傳遞彎矩，達(dá)到鉸接的要求。支座的設(shè)置可在保證可靠連接的前提下盡量地減少各部分之間的相互作用，結(jié)構(gòu)受力更明確。

五、結(jié)語

本文介紹了工程中的實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)施工難點(diǎn)進(jìn)行了闡述，分別是單柱荷載大、大跨度、下吊管線復(fù)雜、施工工藝流程復(fù)雜；分別在總體布置、荷載取值、材料、焊縫、除銹、加工安裝技術(shù)要求等方面介紹了網(wǎng)架的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)；并在消音器移位處理、施工吊掛、撓度監(jiān)測、抗震支座等方面提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工措施。對(duì)于大跨度網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，一定程度上滿足了日趨復(fù)雜的工程實(shí)際要求。

（作者單位：周劍飛，浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司；霍亞超，機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司 ）